Folyadékhűtő lemezes alkalmazások új energiahordozójú járművekben

Az új energiahordozókkal működő járművek (NEV-k) gyors fejlődésével az akkumulátorrendszerek egyre erősebbek, kompaktabbak és energiasűrűbbek lesznek. Ennek eredményeként a hőkezelés kritikus tényezővé vált, amely befolyásolja az akkumulátor biztonságát, élettartamát és teljesítményét. Az összes hőkezelési megoldás közül a folyadékhűtő lemez az elektromos járművek akkumulátorrendszereinek egyik központi elemévé vált.

Egy tipikus elektromos jármű akkumulátorának hűtőrendszere az akkumulátorcellákból, az akkumulátorhűtőből, a csővezetékekből és az akkumulátorfolyadék-hűtőlemezből áll. Ezek az alkatrészek együttműködve biztosítják az optimális üzemi hőmérsékletet, a hőmérséklet egyenletességét és megakadályozzák a hőmegfutást.

A folyadékhűtő lemezek szerepe az elektromos járművek akkumulátorrendszereiben

Az akkumulátorfolyadék-hűtő lemez, más néven hideglemez, felelős a hő elvezetéséért az akkumulátorcelláktól. Általában az akkumulátormodulok alá vagy mellé van felszerelve, lehetővé téve a hűtőfolyadék keringését és elnyelését a töltés és kisütés során keletkező hőt.

A léghűtéssel összehasonlítva a folyadékhűtő lemezek a következőket kínálják:

• magasabb hőátadási hatékonyság

• gyorsabb hőválasz

• jobb hőmérséklet-egyenletesség a sejtek között

• fokozott akkumulátorbiztonság és élettartam

Ahogy az akkumulátorrendszerek a magasabb töltési sebesség és a nagyobb teljesítmény felé fejlődnek, a fejlett elektromosjármű-akkumulátorok hűtőlemez-megoldásainak iránti igény folyamatosan növekszik.

A vízhűtő lemezek kihívásai elektromos járművekben

Az általános hőelemekkel ellentétben az új energiahordozókkal működő járművekben használt vízhűtő lemeznek igényes körülmények között kell működnie:

• nagy mechanikai terhelés (akkumulátormodulok támogatása)

• folyamatos kitettség a hűtőfolyadéknak és a potenciális korróziónak

• hosszú élettartamra vonatkozó követelmények

• magas megbízhatóság és tömítési teljesítmény

Ezért az alumínium folyadékhűtő lemezanyagoknak nagy szilárdsággal és kiváló korrózióállósággal kell rendelkezniük. Ez vezetett a kifejezetten autóipari hűtőrendszerekhez tervezett fejlett forrasztott kompozit anyagok kifejlesztéséhez.

forrasztott kompozit anyagok fejlesztése

Anyagmérnöki szempontból a forrasztott folyékony hideglemez teljesítménye nagymértékben függ az ötvözet összetételétől és a szerkezeti kialakítástól. Az elmúlt években számos új, alumínium alapú forrasztó kompozit anyagot fejlesztettek ki az akkumulátorok hűtőrendszereinek igényeinek kielégítésére.

1. nagy szilárdságú alumínium forrasztóötvözetek

Az akkumulátor súlyának és a szerkezeti terheléseknek a megtartására nagy szilárdságú alumíniumötvözeteket használnak a folyadékhűtő lemezek alapanyagaként. Ezek az ötvözetek a következőket biztosítják:

• kiváló mechanikai szilárdság

• jó fáradásállóság

• kompatibilitás a forrasztási eljárásokkal

Az ötvözet összetételének optimalizálásával a gyártók javíthatják mind a hideglemez szerkezeti integritását, mind a hosszú távú tartósságát.

2. korrózióálló burkolóanyagok

Az akkumulátorfolyadék-hűtőlemez belső csatornái folyamatosan ki vannak téve a hűtőfolyadéknak, gyakran víz és glikol keverékének. Ez a környezet idővel korróziót okozhat.

Ennek megoldására korrózióálló burkolórétegeket adnak az alumínium hordozóhoz. Ezek a rétegek:

• javítja a hűtőfolyadék korrózióállóságát

• meghosszabbítja az élettartamot

• stabil hőteljesítmény fenntartása

Ez különösen fontos az elektromos járművek akkumulátorainak hűtőlemezes alkalmazásainál, ahol a megbízhatóság kritikus fontosságú.

3. fejlett forrasztó töltőanyagok

A forrasztó töltőanyagok kulcsszerepet játszanak a forrasztott folyékony hideglemezek erős kötésének és tömítésének biztosításában. A modern töltőanyagok jellemzően alumínium-szilícium rendszereken alapulnak, és a következőket kínálják:

• jó nedvesíthetőség és folyóképesség

• erős ízületi szilárdság

• állandó hővezető képesség

Az optimalizált töltőanyagok segítenek csökkenteni az olyan hibákat, mint a porozitás, és javítják a termék általános minőségét.

Elektromos járművek folyadékhűtő lemezeinek gyártási technológiái

Számos gyártási módszert alkalmaznak folyadékhűtő lemezek előállítására autóipari alkalmazásokhoz:

forrasztási technológia

A vákuumforrasztást és a szabályozott atmoszférájú forrasztást széles körben alkalmazzák forrasztott folyékony hideglemezes termékek előállítására. Ezek a módszerek erős kötést, kiváló tömítést és egyenletes hőeloszlást biztosítanak.

extrudálás + hegesztés

Az extrudált alumínium folyadékhűtő lemezszerkezetek nagy szilárdságot és költséghatékonyságot kínálnak, így alkalmasak nagyméretű gyártásra.

dörzshegesztés (fsw)

Az fsw nagy szilárdságú, szivárgásmentes kötéseket biztosít, így ideális olyan szerkezeti hideglemez-kialakításokhoz, amelyek hűtési és teherhordó funkciókat is igényelnek.

Minden folyamatot a terméktervezés, a költségkövetelmények és a teljesítménycélok alapján választanak ki.

az akkumulátor hűtőlemezeinek teljesítményoptimalizálása

Az optimális teljesítmény elérése érdekében a folyadékhűtő lemez tervezésénél figyelembe kell venni:

• áramlási csatorna szerkezete

• hűtőfolyadék-eloszlás egyenletessége

• nyomásesés és áramlási ellenállás

• hőátadási hatékonyság

Fejlett szimulációs eszközöket és tesztelési módszereket alkalmaznak a csatornatervezés optimalizálására és annak biztosítására, hogy az akkumulátorfolyadék-hűtőlemez hatékonyan működjön valós üzemi körülmények között.

Ahogy az új energiahordozók folyamatosan fejlődnek, a hatékony hőkezelés fontossága csak növekedni fog. A folyadékhűtő lemez kulcsfontosságú elemmé vált az akkumulátor biztonságának, teljesítményének és hosszú élettartamának biztosításában.

A fejlett forrasztott kompozit anyagok fejlesztésének, a továbbfejlesztett ötvözet-kialakításnak és az optimalizált gyártási folyamatoknak köszönhetően a modern elektromosjármű-akkumulátorok hűtőlemez-megoldásai nagyobb szilárdságot, jobb korrózióállóságot és jobb hőteljesítményt érnek el.

A jövőben, az akkumulátor-technológia folyamatos fejlődésével, a nagy teljesítményű alumínium folyadékhűtő lemezek és a forrasztott folyadékhűtő lemezes megoldások még fontosabb szerepet fognak játszani az új energiahordozókkal működő járművek sikerében.